(57)【要約】【課題】  電源出力の変動や電極表面の汚れが測定誤差になりにくく、構成が簡単で、かつ温度補償に手間を要しない、ＩＰＦ計を提供する。【解決手段】  副導水管１２ｓ内に水Ｓを満たし、主導水管１２ｘ内に氷水Ｓを満たし、電極ｓ１，ｓ４間及び電極ｘ１，ｘ４間に電流供給部１４から電流ｉを流す。電極ｓ１，ｓ４間と電極ｘ１，ｘ４間とは直列に接続されているので、電極ｓ１，ｓ４間に流れる電流と電極ｘ１，ｘ４間に流れる電流は等しく電流ｉである。そして、電極ｓ２，ｓ３間の電圧Ｖｓと電極ｘ２，ｘ３間の電圧Ｖｘとの電圧差Ｖを、電圧差検出部１６で検出する。電極ｓ２，ｓ３間の抵抗値をＲｓ、電極ｘ２，ｘ３間の抵抗値をＲｘ、係数をｋとすると、Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｓ＝（Ｒｘ−Ｒｓ）（ｋ・ｉ）であるから、電圧差Ｖは水Ｓと氷水Ｘとの抵抗差ΔＲ（＝Ｒｘ−Ｒｓ）すなわちＩＰＦに対応する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定対象となる氷水に浸漬される複数の氷水用電極と、
前記氷水から氷を排除した水だけに浸漬される複数の水用電極と、
前記複数の氷水用電極間と前記複数の水用電極間とを直列に接続して電流を流す電流供給部と、
前記複数の氷水用電極間の電圧と前記複数の水用電極間の電圧との差を検出する電圧差検出部と、
を備えたＩＰＦ計。
【請求項２】
前記複数の氷水用電極は、一対の氷水通電用電極と、これらの氷水通電用電極間において前記電流の流れる方向に沿って配設された一対の氷水測定用電極とからなり、
前記複数の水用電極は、一対の水通電用電極と、これらの水通電用電極間において前記電流の流れる方向に沿って配設された一対の水測定用電極とからなり、
前記電流供給部は、前記一対の氷水通電用電極間と前記一対の水通電用電極間とを直列に接続して電流を流し、
前記電圧差検出部は、前記一対の氷水測定用電極間の電圧と前記一対の水測定用電極間の電圧との差を検出する、
請求項１記載のＩＰＦ計。
【請求項３】
前記複数の氷水用電極は、一つの氷水通電用電極と、一対の氷水測定用電極とからなり、前記複数の水用電極は、一つの水通電用電極と、一対の水測定用電極とからなり、
前記一対の氷水測定用電極は、前記一つの氷水通電用電極と前記一つの水通電用電極との間の当該一つの氷水通電用電極に近い方において前記電流の流れる方向に沿って配設され、
前記一対の水測定用電極は、前記一つの氷水通電用電極と前記一つの水通電用電極との間の当該一つの水通電用電極に近い方において前記電流の流れる方向に沿って配設され、
前記電流供給部は、前記一つの氷水通電用電極と前記一つの水通電用電極との間に電流を流し、
前記電圧差検出部は、前記一対の氷水測定用電極間の電圧と前記一対の水測定用電極間の電圧との差を検出する、
請求項１記載のＩＰＦ計。
【請求項４】
前記複数の氷水用電極は、一対の氷水通電用電極と、これらの氷水通電用電極間に設けられた一つの氷水測定用電極とからなり、
前記複数の水用電極は、一対の水通電用電極と、これらの水通電用電極間に設けられた一つの水測定用電極とからなり、
前記電流供給部は、前記一対の氷水通電用電極間と前記一対の水通電用電極間とを接地点を挟んで直列に接続して前記電流を流し、
前記電圧差検出部は、前記接地点に対する前記氷水測定用電極の電圧と前記接地点に対する前記水測定用電極の電圧との差を検出する、
請求項１記載のＩＰＦ計。
【請求項５】
前記複数の氷水用電極は、一つの氷水通電用電極と、この一つの氷水通電用電極と接地点との間に設けられた一つの氷水測定用電極とからなり、
前記複数の水用電極は、一つの水通電用電極と、この一つの水通電用電極と前記接地点との間に設けられた一つの水測定用電極とからなり、
前記電流供給部は、前記一つの氷水通電用電極と前記接地点との間と、当該接地点と前記一つの水通電用電極との間とを、直列に接続して前記電流を流し、
前記電圧差検出部は、前記接地点に対する前記氷水測定用電極の電圧と前記接地点に対する前記水測定用電極の電圧との差を検出する、
請求項１記載のＩＰＦ計。
【請求項６】
前記電流供給部から流れる前記電流を常に一定になるように制御する電流調整部を更に備えた、
請求項１乃至５のいずれかに記載のＩＰＦ計。
【請求項７】
前記一対の水測定用電極間の電圧又は前記一対の氷水測定用電極間の電圧が常に一定になるように、前記電流供給部から流れる前記電流を制御する電圧調整部を更に備えた、
請求項２又は３記載のＩＰＦ計。
【請求項８】
前記接地点に対する前記水測定用電極の電圧又は前記接地点に対する前記氷水測定用電極の電圧が常に一定になるように、前記電流供給部から流れる前記電流を制御する電圧調整部を更に備えた、
請求項４又は５記載のＩＰＦ計。
【請求項９】
前記複数の氷水用電極を内側に有するとともに前記氷水が導入される主導水部と、
前記複数の水用電極を内側に有するとともに前記主導水部に連通する副導水部と、
前記主導水部内の前記氷水から氷を排除して水だけを前記副導水部内へ通過させるフィルタ部と、
を更に備えた請求項１乃至８のいずれかに記載のＩＰＦ計。
【請求項１０】
前記主導水部は、前記氷水を通過させる管からなる主導水管であり、
前記フィルタ部は、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部とからなり、
前記副導水部は、前記第一のフィルタ部を介して前記主導水管から分岐し、前記第二のフィルタ部を介して再び前記主導水管に結合する管からなる副導水管である、
請求項９記載のＩＰＦ計。
【請求項１１】
前記副導水管は、前記主導水管よりも径大であり、かつ当該主導水管の外側に同心筒状に設けられた、
請求項１０記載のＩＰＦ計。
【請求項１２】
前記副導水管は前記主導水管の内側に設けられた、
請求項１０記載のＩＰＦ計。
【請求項１３】
前記複数の氷水用電極を内側に有するとともに前記氷水が導入される主導水部と、
前記複数の水用電極を内側に有するとともに前記主導水部に連通する副導水部と、
前記主導水部内の前記氷水から氷を排除して水だけを前記副導水部内へ通過させるフィルタ部とを更に備え、
前記主導水部は、前記氷水を通過させる管からなる主導水管であり、
前記フィルタ部は、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部とからなり、
前記副導水部は、前記第一のフィルタ部を介して前記主導水管から分岐し、前記第二のフィルタ部を介して再び前記主導水管に結合する管からなる副導水管であり、
前記一対の氷水通電用電極を第一及び第二の氷水通電用電極とし、前記一対の水通電用電極を第一及び第二の水通電用電極とすると、
前記主導水管の軸方向に沿って、前記第一のフィルタ部と前記第二のフィルタ部との間に、前記第一の氷水通電用電極、前記一対の氷水測定用電極、及び前記第二の氷水通電用電極が配設され、
前記副導水管の軸方向に沿って、前記第一の水通電用電極、前記一対の水測定用電極、及び前記第二の水通電用電極が配設され、
前記第二の氷水通電用電極と前記第一の水通電用電極とが、前記第一のフィルタ部又は前記第二のフィルタ部を挟んで隣接し、
前記電流供給部は、前記第二の氷水通電用電極と前記第一の水通電用電極とを導通させた状態で、前記第一の氷水通電用電極と前記第二の水通電用電極との間に前記電流を流す、
請求項２記載のＩＰＦ計。
【請求項１４】
前記複数の氷水用電極を内側に有するとともに前記氷水が導入される主導水部と、
前記複数の水用電極を内側に有するとともに前記主導水部に連通する副導水部と、
前記主導水部内の前記氷水から氷を排除して水だけを前記副導水部内へ通過させるフィルタ部とを更に備え、
前記主導水部は、前記氷水を通過させる管からなる主導水管であり、
前記フィルタ部は、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部とからなり、
前記副導水部は、前記第一のフィルタ部を介して前記主導水管から分岐し、前記第二のフィルタ部を介して再び前記主導水管に結合する管からなる副導水管であり、
前記主導水管の軸方向に沿って、前記第一のフィルタ部と前記第二のフィルタ部との間に、前記一つの氷水通電用電極及び前記一対の氷水測定用電が配設され、
前記副導水管の軸方向に沿って、前記一つの水通電用電極及び前記一対の水測定用電極が配設され、
前記一対の氷水測定用電極の一方と前記一対の水測定用電極の一方とが、前記第一のフィルタ部又は前記第二のフィルタ部を挟んで隣接する、
請求項３記載のＩＰＦ計。
【請求項１５】
前記複数の氷水用電極を内側に有するとともに前記氷水が導入される主導水部と、
前記複数の水用電極を内側に有するとともに前記主導水部に連通する副導水部と、
前記主導水部内の前記氷水から氷を排除して水だけを前記副導水部内へ通過させるフィルタ部とを更に備え、
前記主導水部は、前記氷水を通過させる管からなる主導水管であり、
前記フィルタ部は、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部とからなり、
前記副導水部は、前記第一のフィルタ部を介して前記主導水管から分岐し、前記第二のフィルタ部を介して再び前記主導水管に結合する管からなる副導水管であり、
前記一対の氷水通電用電極を第一及び第二の氷水通電用電極とし、前記一対の水通電用電極を第一及び第二の水通電用電極とすると、
前記主導水管の軸方向に沿って、前記第一のフィルタ部と前記第二のフィルタ部との間に、前記第一の氷水通電用電極、前記一つの氷水測定用電極、及び前記第二の氷水通電用電極が配設され、
前記副導水管の軸方向に沿って、前記第一の水通電用電極、前記一つの水測定用電極、及び前記第二の水通電用電極が配設され、
前記第二の氷水通電用電極と前記第一の水通電用電極とが、前記第一のフィルタ部又は前記第二のフィルタ部を挟んで隣接し、
前記電流供給部は、前記第二の氷水通電用電極と前記第一の水通電用電極とを導通させた状態で、前記第一の氷水通電用電極と前記第二の水通電用電極との間に前記電流を流す、
請求項４記載のＩＰＦ計。
【請求項１６】
前記複数の氷水用電極を内側に有するとともに前記氷水が導入される主導水部と、
前記複数の水用電極を内側に有するとともに前記主導水部に連通する副導水部と、
前記主導水部内の前記氷水から氷を排除して水だけを前記副導水部内へ通過させるフィルタ部とを更に備え、
前記主導水部は、前記氷水を通過させる管からなる主導水管であり、
前記フィルタ部は、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部とからなり、
前記副導水部は、前記第一のフィルタ部を介して前記主導水管から分岐し、前記第二のフィルタ部を介して再び前記主導水管に結合する管からなる副導水管であり、
前記主導水管の軸方向に沿って、前記第一のフィルタ部と前記第二のフィルタ部との間に、前記一つの氷水通電用電極及び前記一つの氷水測定用が配設され、
前記副導水管の軸方向に沿って、前記一つの水通電用電極及び前記一つの水測定用電極が配設され、
前記一つの氷水測定用電極と前記一つの水測定用電極とが、前記接地点を兼ねる前記第一のフィルタ部又は前記第二のフィルタ部を挟んで隣接する、
請求項５記載のＩＰＦ計。
【請求項１７】
前記氷水が貯えられる氷蓄熱槽内に設置される、
請求項１乃至５のいずれかに記載のＩＰＦ計。
【請求項１８】
前記複数の水用電極は前記氷蓄熱槽内の底面又は低層部に設けられた、
請求項１７記載のＩＰＦ計。
【請求項１９】
前記氷水が貯えられる氷蓄熱槽内に設置されるＩＰＦ計であって、
前記複数の水用電極は前記氷蓄熱槽内の底面又は低層部に設けられ、前記複数の氷水用電極は前記氷蓄熱槽内の側面に設けられ、
前記一対の氷水通電用電極は、前記側面にそれぞれ対向して設けられ、
前記一対の氷水測定用電極は、前記一対の氷水通電用電極間において前記電流の流れる方向に直交しないように前記側面にそれぞれ対向して設けられた、
請求項２記載のＩＰＦ計。
【請求項２０】
前記氷水が貯えられる氷蓄熱槽内に設置されるＩＰＦ計であって、
一端に開口部を有し他端に閉口部を有し絶縁体からなる絶縁管を更に備え、
前記一対の水通電用電極を第一及び第二の水通電用電極とし、前記一対の氷水通電用電極を第一及び第二の氷水通電用電極とすると、
前記絶縁管内の前記開口部から前記閉口部に向かって、前記第一の水通電用電極、前記一対の水測定用電極、及び前記第二の水通電用電極が配設され、
前記第一の水通電用電極と前記第二の氷水通電用電極とが、前記開口部を挟んで隣接し、
前記電流供給部は、前記第一の水通電用電極と前記第二の氷水通電用電極とを導通させた状態で、前記第一の氷水通電用電極と前記第二の水通電用電極との間に前記電流を流す、
請求項２記載のＩＰＦ計。
【請求項２１】
前記氷蓄熱槽内の前記氷水から氷を排除して水だけを前記複数の水用電極へ導くフィルタ部を更に備えた、
請求項１８乃至２０のいずれかに記載のＩＰＦ計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、氷蓄熱システムにおいて氷水に占める氷の割合（氷充填率）を測定するためのＩＰＦ（Ice Packing Factor）計に関する。なお、本明細書及び本特許請求の範囲において、導電率は抵抗率の単なる逆数であるから、導電率の概念を抵抗率の概念に含めるものとする。
【背景技術】
【０００２】
近年、昼夜間の電力需要格差が増大する状況下にあって、その電力需要格差を平準化する技術として氷蓄熱システムが注目されている。この氷蓄熱システムは、夜間電力を利用して氷を製造しておき、昼間にその氷を冷房に使用するものである。一般に、氷は、搬送が容易となるように、細かく砕かれて水と混合した状態（スラリー状又はシャーベット状と呼ばれる）で使用される。つまり、氷を細かく砕いて水と混合させた状態で被制御対象へ圧送することにより、潜熱も圧送できるので効率がよくなり、かつ、被制御対象をより低温にすることができる。ここで、氷水に占める氷の割合を測定するＩＰＦ計が必要になる。
【０００３】
そのようなＩＰＦ計として、氷水の抵抗率を介してＩＰＦを間接的に測定するものが知られている（特許文献１）。この特許文献１のＩＰＦ計は、氷水の抵抗値を測定する手段と、水のみの抵抗値と基準値との比を測定する手段と、水のみの抵抗値と基準値との比に基づき氷水の抵抗値を補正する手段とを備えている。氷は高抵抗体、水は低抵抗体とみなせるので、氷水に占める氷の割合であるＩＰＦが大きくなるほど、氷水の抵抗率も大きくなる。しかし、氷水の抵抗値は温度変化の影響を受けているので、水のみの抵抗値と基準値との比を用いて、氷水の抵抗値を演算補正している。
【０００４】
【特許文献１】特許２８７０３４４号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のＩＰＦ計では、次のような問題があった。
【０００６】
（１）．氷水の抵抗値を測定する手段と、水のみの抵抗値を測定する手段とが、全く別個の構成になっていた。そのため、電源が二個必要になることにより、構成が複雑化するとともに、各電源出力の変動差がそのまま測定誤差に結び付いていた。
【０００７】
（２）．一対の電極で通電と測定を兼ねていたので、電極表面の汚れでの電圧降下が生じると、その電圧降下分が誤差となることにより測定精度が低下していた。
【０００８】
（３）．温度補償を実行する前に、ＩＰＦが０［％］であるときの水の抵抗値を、基準値として予め測定しておき、その基準値をＩＰＦ計に入力しておく必要があった。そのため、温度補償に要する手間がかかっていた。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、電源出力の変動や電極表面の汚れが測定誤差になりにくく、構成が簡単で、かつ温度補償に手間を要しない、ＩＰＦ計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るＩＰＦ計（請求項１）は、被測定対象となる氷水に浸漬される複数の氷水用電極と、氷水から氷を排除した水だけに浸漬される複数の水用電極と、複数の氷水用電極間と複数の水用電極間とを直列に接続して電流を流す電流供給部と、複数の氷水用電極間の電圧と複数の水用電極間の電圧との差を検出する電圧差検出部とを備えたものである。
【００１１】
氷水用電極は氷水に浸漬され、水用電極は氷が除外された水だけに浸漬され、電流供給部によって双方に電流が流れる。氷水用電極間と水用電極間とは直列に接続されているので、氷水用電極間と水用電極間とに同じ電流が流れる。したがって、氷水用電極間と水用電極間との電圧差が、氷水と水との抵抗率差、すなわちＩＰＦ（氷水に含まれる氷の割合）に対応する。なぜなら、氷は高抵抗体、水は低抵抗体と見なせるので、ＩＰＦが大きいほど、氷水の抵抗率が大きくなるからである。このように、氷水と水との抵抗率差が瞬時に得られるので、ＩＰＦの測定が簡便になる。また、氷水用電極及び水用電極は、それぞれ二電極法の構成としても、四電極法の構成としてもよい。氷水用電極間と水用電極間との電圧差は、単純に減算（異符号の場合は絶対値の減算）してもよいし、除算（比をとる）してもよい。電圧差が無い場合、これらを減算によって求めると「０」となり、除算によって求めると「１」となる。
【００１２】
また、氷水用電極間と水用電極間とが直列に接続されることにより、電源は一つでよいので、従来技術に比べて、簡素な構成である。しかも、電源出力が変動しても、氷水用電極間と水用電極間との電圧差を検出する際に、その変動分が除去される。したがって、電源出力の変動差が測定誤差の発生要因とならない。
【００１３】
請求項２記載のＩＰＦ計は、請求項１記載のＩＰＦ計において、次のような構成になっている。複数の氷水用電極は、一対の氷水通電用電極と、これらの氷水通電用電極間において電流の流れる方向に沿って配設された一対の氷水測定用電極とからなる。複数の水用電極は、一対の水通電用電極と、これらの水通電用電極間において電流の流れる方向に沿って配設された一対の水測定用電極とからなる。電流供給部は、一対の氷水通電用電極間と一対の水通電用電極間とを直列に接続して電流を流す。電圧差検出部は、一対の氷水測定用電極間の電圧と一対の水測定用電極間の電圧との差を検出する。
【００１４】
本発明は、四電極法を用いている。一対の測定用電極は、一対の通電用電極間に設けられている。測定用電極は、電圧測定専用であるため電流がほとんど流れないので、電極表面の汚れでの電圧降下が無視できる。また、一対の通電用電極間に測定用電極が位置するので、測定用電極周辺の電界分布が均一になる。したがって、電極の汚れや電界分布の影響を受け難い測定が可能となる。なお、ここで言う「電極表面の汚れ」には、電極表面へのゴミ等の付着の他に、電極表面の化学変化（酸化膜の発生など）や、電極表面での水分子の分極によるインピーダンス変動等も含まれるものとする。
【００１５】
請求項３記載のＩＰＦ計は、請求項１記載のＩＰＦ計において、次のような構成になっている。複数の氷水用電極は、一つの氷水通電用電極と、一対の氷水測定用電極とからなる。複数の水用電極は、一つの水通電用電極と、一対の水測定用電極とからなる。一対の氷水測定用電極は、一つの氷水通電用電極と一つの水通電用電極との間の氷水通電用電極に近い方において、電流の流れる方向に沿って配設されている。一対の水測定用電極は、一つの氷水通電用電極と一つの水通電用電極との間の水通電用電極に近い方において、電流の流れる方向に沿って配設されている。電流供給部は、一つの氷水通電用電極と一つの水通電用電極との間に、電流を流す。電圧差検出部は、一対の氷水測定用電極間の電圧と一対の水測定用電極間の電圧との差を検出する。
【００１６】
本発明も、請求項２と同様に四電極法を用いている。ただし、請求項２の構成に対して、氷水通電用電極の一方と水通電用電極の一方とを省略して簡素化している。作用は請求項２と同様である。
【００１７】
請求項４記載のＩＰＦ計は、請求項１記載のＩＰＦ計において、次のような構成になっている。複数の氷水用電極は、一対の氷水通電用電極と、これらの氷水通電用電極間に設けられた一つの氷水測定用電極とからなる。複数の水用電極は、一対の水通電用電極と、これらの水通電用電極間に設けられた一つの水測定用電極とからなる。電流供給部は、一対の水通電用電極間と一対の氷水通電用電極間とを、接地点を挟んで直列に接続して電流を流す。電圧差検出部は、接地点に対する水測定用電極の電圧と接地点に対する氷水測定用電極の電圧との差を検出する。
【００１８】
本発明は、簡易型の四電極法を用いている。正確には、二電極法と四電極法との中間的なものであるので、以下「三電極法」という。本発明では、四電極法に比べて電極数が少ないので、構成が簡単になるものの、測定精度がやや落ちる。その理由は、接地点に対する測定用電極の電圧に、通電用電極の一方における電圧降下分が含まれてしまうからである。
【００１９】
請求項５記載のＩＰＦ計は、請求項１記載のＩＰＦ計において、次のような構成になっている。複数の氷水用電極は、一つの氷水通電用電極と、この一つの氷水通電用電極と接地点との間に設けられた一つの氷水測定用電極とからなる。複数の水用電極は、一つの水通電用電極と、この一つの水通電用電極と接地点との間に設けられた一つの水測定用電極とからなる。電流供給部は、一つの氷水通電用電極と接地点との間と、接地点と一つの水通電用電極との間とを、直列に接続して電流を流す。電圧差検出部は、接地点に対する氷水測定用電極の電圧と、接地点に対する前記水測定用電極の電圧と、の差を検出する。
【００２０】
本発明も、請求項４と同様に三電極法を用いている。ただし、請求項３の構成に対して、氷水通電用電極の一方と水通電用電極の一方とを省略して簡素化している。作用は請求項３と同様である。
【００２１】
請求項６記載のＩＰＦ計は、請求項１〜５に記載のＩＰＦ計において、電流供給部から流れる電流を常に一定になるように制御する電流調整部を、更に備えたものである。請求項７記載のＩＰＦ計は、請求項２又は３記載のＩＰＦ計において、一対の水測定用電極間の電圧又は一対の氷水測定用電極間の電圧が常に一定になるように、電流供給部から流れる電流を制御する電圧調整部を、更に備えたものである。請求項８記載のＩＰＦ計は、請求項４又は５記載のＩＰＦ計において、接地点に対する水測定用電極の電圧又は接地点に対する氷水測定用電極の電圧が常に一定になるように、電流供給部から流れる電流を制御する電圧調整部を、更に備えたものである。
【００２２】
後述するように、電圧又は電流を一定にすることにより、測定される電圧差に温度特性の影響を受ける成分が含まれなくなる。そのため、温度特性の影響を受けないＩＰＦ測定が可能となる。また、電圧差とＩＰＦとの関係だけが既知であればよいので、ＩＰＦが０［％］であるときの水の抵抗値を測定してＩＰＦ計に入力しておく必要はない。更に、従来技術と異なり、温度補償のための演算が不要であるので、単純なアナログ回路によって実現可能である。
【００２３】
請求項９記載のＩＰＦ計は、請求項１〜８記載のＩＰＦ計において、複数の氷水用電極を内側に有するとともに氷水が導入される主導水部と、複数の水用電極を内側に有するとともに主導水部に連通する副導水部と、主導水部内の氷水から氷を排除して水だけを副導水部内へ通過させるフィルタ部と、を更に備えたものである。
【００２４】
氷水は主導水部へ導びかれ、その氷水の水だけがフィルタ部で濾されて副導水部へ導かれる。つまり、フィルタ部の作用によって、主導水部には氷水が存在し、副導水部には水のみが存在することになる。また、主導水部内には氷水用電極、副導水部には水用電極がそれぞれ設けられているので、氷水と水との抵抗率差、すなわちＩＰＦが測定される。
【００２５】
請求項１０記載のＩＰＦ計は、請求項９記載のＩＰＦ計において、次のような構成になっている。主導水部は、氷水を通過させる管からなる主導水管である。フィルタ部は、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部とからなる。副導水部は、第一のフィルタ部を介して主導水管から分岐し、第二のフィルタ部を介して再び主導水管に結合する管からなる副導水管である。
【００２６】
氷水が主導水管を通過する際に、一部の水が副導水管を迂回して通過する。したがって、氷水の流れのある部分でも、その流れを妨げることなく、ＩＰＦが測定される。
【００２７】
請求項１１記載のＩＰＦ計は、請求項１０記載のＩＰＦ計において、次のような構成になっている。記副導水管は、主導水管よりも径大であり、かつ主導水管の外側に同心筒状に設けられている。
【００２８】
主導水管の外側を覆うように副導水管が同心筒状に設けられていることにより、主導水管と副導水管とを連結する配管等が不要となる。したがって、全体として小型になる。また、主導水管の外壁が副導水管の内壁となっていることにより、主導水管と副導水管との間の熱抵抗が小さい。そのため、これらの温度差が抑えられるので、温度差に起因する測定誤差が抑えられる。
【００２９】
請求項１２記載のＩＰＦ計は、請求項１０記載のＩＰＦ計において、副導水管が主導水管の内側に設けられた、というものである。
【００３０】
副導水管が主導水管の内側に設けられていることにより、主導水管と副導水管とを連結する配管等が不要となる。しかも、出っ張り等も無いので、全体として小型になる。また、副導水管が主導水管内の氷水に浸漬された状態になっていることにより、主導水管と副導水管との間の熱抵抗が小さい。そのため、これらの温度差が抑えられるので、温度差に起因する測定誤差が抑えられる。
【００３１】
請求項１３記載のＩＰＦ計は、請求項２記載のＩＰＦ計において、複数の氷水用電極を内側に有するとともに氷水が導入される主導水部と、複数の水用電極を内側に有するとともに主導水部に連通する副導水部と、主導水部内の氷水から氷を排除して水だけを副導水部内へ通過させるフィルタ部とを更に備えている。そして、主導水部は、氷水を通過させる管からなる主導水管である。フィルタ部は、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部とからなる。副導水部は、第一のフィルタ部を介して主導水管から分岐し、第二のフィルタ部を介して再び主導水管に結合する管からなる副導水管である。ここで、一対の氷水通電用電極を第一及び第二の氷水通電用電極とし、一対の水通電用電極を第一及び第二の水通電用電極とする。主導水管の軸方向に沿って、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部との間に、第一の氷水通電用電極、一対の氷水測定用電極、及び第二の氷水通電用電極が配設されている。副導水管の軸方向に沿って、第一の水通電用電極、一対の水測定用電極、及び第二の水通電用電極が配設されている。また、第二の氷水通電用電極と第一の水通電用電極とが、第一のフィルタ部又は第二のフィルタ部を挟んで隣接している。電流供給部は、第二の氷水通電用電極と第一の水通電用電極とを導通させた状態で、第一の氷水通電用電極と第二の水通電用電極との間に電流を流す。
【００３２】
電流は、第一の氷水通電用電極→一対の氷水測定用電極→第二の氷水通電用電極→第一の水通電用電極→一対の水測定用電極→第二の水通電用電極の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かではあるが、第一の氷水通電用電極→氷水→水→第二の水通電用電極又はこの逆に流れる電流（以下「回り込み電流」という。）もある。しかし、本発明の電極配置では、回り込み電流が測定電極を通らないので誤差要因とならない。
【００３３】
請求項１４記載のＩＰＦ計は、請求項３記載のＩＰＦ計において、複数の氷水用電極を内側に有するとともに氷水が導入される主導水部と、複数の水用電極を内側に有するとともに主導水部に連通する副導水部と、主導水部内の氷水から氷を排除して水だけを副導水部内へ通過させるフィルタ部とを更に備えている。そして、主導水部は、氷水を通過させる管からなる主導水管である。フィルタ部は、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部とからなる。副導水部は、第一のフィルタ部を介して主導水管から分岐し、第二のフィルタ部を介して再び主導水管に結合する管からなる副導水管である。また、主導水管の軸方向に沿って、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部との間に、一つの氷水通電用電極及び一対の氷水測定用電が配設されている。副導水管の軸方向に沿って、一つの水通電用電極及び一対の水測定用電極が配設されている。一対の氷水測定用電極の一方と一対の水測定用電極の一方とが、第一のフィルタ部又は第二のフィルタ部を挟んで隣接している。
【００３４】
電流は、氷水通電用電極→一対の氷水測定用電極→一対の水測定用電極→水通電用電極の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かではあるが、氷水通電用電極→氷水→水→水通電用電極又はこの逆に流れる回り込み電流もある。しかし、本発明の電極配置では、回り込み電流が測定電極を通らないので誤差要因とならない。
【００３５】
請求項１５記載のＩＰＦ計は、請求項４記載のＩＰＦ計において、複数の氷水用電極を内側に有するとともに氷水が導入される主導水部と、複数の水用電極を内側に有するとともに主導水部に連通する副導水部と、主導水部内の氷水から氷を排除して水だけを副導水部内へ通過させるフィルタ部とを更に備えている。そして、主導水部は、氷水を通過させる管からなる主導水管である。フィルタ部は、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部とからなる。副導水部は、第一のフィルタ部を介して主導水管から分岐し、第二のフィルタ部を介して再び主導水管に結合する管からなる副導水管である。ここで、一対の氷水通電用電極を第一及び第二の氷水通電用電極とし、一対の水通電用電極を第一及び第二の水通電用電極とする。主導水管の軸方向に沿って、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部との間に、第一の氷水通電用電極、氷水測定用電極、及び第二の氷水通電用電極が配設されている。副導水管の軸方向に沿って、第一の水通電用電極、水測定用電極、及び第二の水通電用電極が配設されている。また、第二の氷水通電用電極と第一の水通電用電極とが、第一のフィルタ部又は第二のフィルタ部を挟んで隣接している。電流供給部は、第二の氷水通電用電極と第一の水通電用電極とを導通させた状態で、第一の氷水通電用電極と第二の水通電用電極との間に電流を流す。
【００３６】
電流は、第一の氷水通電用電極→氷水測定用電極→第二の氷水通電用電極→第一の水通電用電極→水測定用電極→第二の水通電用電極の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かではあるが、第一の氷水通電用電極→氷水→水→第二の水通電用電極又はこの逆に流れる回り込み電流もある。しかし、本発明の電極配置では、回り込み電流が測定電極を通らないので誤差要因とならない。
【００３７】
請求項１６記載のＩＰＦ計は、請求項５記載のＩＰＦ計において、複数の氷水用電極を内側に有するとともに氷水が導入される主導水部と、複数の水用電極を内側に有するとともに主導水部に連通する副導水部と、主導水部内の氷水から氷を排除して水だけを副導水部内へ通過させるフィルタ部とを更に備えている。そして、主導水部は、氷水を通過させる管からなる主導水管である。フィルタ部は、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部とからなる。副導水部は、第一のフィルタ部を介して主導水管から分岐し、第二のフィルタ部を介して再び主導水管に結合する管からなる副導水管である。また、主導水管の軸方向に沿って、第一のフィルタ部と第二のフィルタ部との間に、氷水通電用電極及び氷水測定用が配設されている。副導水管の軸方向に沿って、水通電用電極及び水測定用電極が配設されている。更に、氷水測定用電極と水測定用電極とが、接地点を兼ねる第一のフィルタ部又は第二のフィルタ部を挟んで隣接している。
【００３８】
電流は、氷水通電用電極→氷水測定用電極→接地点→水測定用電極→水通電用電極の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かではあるが、氷水通電用電極→氷水→水→水通電用電極又はこの逆に流れる回り込み電流もある。しかし、本発明の電極配置では、回り込み電流が測定電極を通らないので誤差要因とならない。
【００３９】
請求項１７記載のＩＰＦ計は、請求項１〜５記載のＩＰＦ計において、氷水が貯えられる氷蓄熱槽内に設置されるものである。
【００４０】
氷水用電極及び水用電極は、氷蓄熱槽内ならばどこに設けてもよい。例えば、複数の水用電極は、氷蓄熱槽内において、氷水中の水のみが通過する構造の内部、又は、氷水中の氷が浮遊して水だけになっている領域に設ける。「氷水中の水のみが通過する構造」とは、例えばフィルタ材や板で板塀のように囲うことを意味する。「自然に浮遊する」とは、浮上もあり得るが、囲い又は突出部が有れば横方向の水だけの部分ができることを意味する。これにより、水用電極は水のみの抵抗率を測定できる。
【００４１】
請求項１８記載のＩＰＦ計は、請求項１７記載のＩＰＦ計において、氷水が貯えられる氷蓄熱槽内に設置されるＩＰＦ計であって、複数の水用電極は氷蓄熱槽内の底面又は低層部に設けられている。
【００４２】
氷水中において氷は浮力により上部に集まるので、氷蓄熱槽内の底面は水だけになる。この氷蓄熱槽内の底面又は低層部に水用電極を設けることにより、フィルタ部を設けなくても水のみの抵抗率を測定できる。また、水用電極は氷蓄熱槽内の底面又は低層部に設けられ、氷水用電極は氷蓄熱槽内の例えば側面に設けられているので、例えば氷蓄熱槽内の中央に各電極を設ける場合に比べて、設置及び保守が容易であるとともに氷蓄熱槽内の氷水の流動を妨げない。なお、氷水用電極は、氷蓄熱槽内の側面ではなく、氷蓄熱槽内の天井から適当な場所に櫛状に上から下ろしてもよい。
【００４３】
請求項１９記載のＩＰＦ計は、請求項２記載のＩＰＦ計において、次のような構成になっている。氷水が貯えられる氷蓄熱槽内に設置されるＩＰＦ計である。そして、複数の水用電極は氷蓄熱槽内の底面又は低層部に設けられ、複数の氷水用電極は氷蓄熱槽内の側面に設けられている。一対の氷水通電用電極は、氷蓄熱槽内の側面にそれぞれ対向して設けられている。一対の氷水測定用電極は、一対の水通電用電極間において電流の流れる方向に直交しないように、氷蓄熱槽内の側面にそれぞれ対向して設けられている。
【００４４】
本発明は、四電極法を用いている。したがって、一対の氷水測定用電極は、一対の氷水通電用電極間に設けられる。一般の四電極法をそのまま踏襲した場合は、大きな電圧差を得るために、一対の氷水通電用電極同士を結ぶ直線上に、一対の氷水測定用電極を配設する。しかし、氷水測定用電極を氷蓄熱槽内の側面から離して設けたのでは、請求項１８の説明で述べた作用を奏しない。そこで、氷水測定用電極は、水通電用電極間において電流の流れる方向に直交しないように、氷蓄熱槽内の側面にそれぞれ対向して設けている。
【００４５】
請求項２０記載のＩＰＦ計は、請求項２記載のＩＰＦ計において、次のような構成になっている。氷水が貯えられる氷蓄熱槽内に設置されるＩＰＦ計であって、一端に開口部を有し他端に閉口部を有し絶縁体からなる絶縁管を更に備えている。一対の水通電用電極を第一及び第二の水通電用電極とし、一対の氷水通電用電極を第一及び第二の氷水通電用電極とすると、絶縁管内の開口部から閉口部に向かって、第一の水通電用電極、一対の水測定用電極、及び第二の水通電用電極が配設されている。第一の水通電用電極と第二の氷水通電用電極とが、開口部を挟んで隣接している。電流供給部は、第一の水通電用電極と第二の氷水通電用電極とを導通させた状態で、第一の氷水通電用電極と第二の水通電用電極との間に前記電流を流す。
【００４６】
本発明は、四電極法を用いている。電流は、第一の氷水通電用電極→一対の氷水測定用電極→第二の氷水通電用電極→第一の水通電用電極→一対の水測定用電極→第二の水通電用電極の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かな回り込み電流もある。しかし、本発明の電極配置では、一端が閉じて他端が開いた絶縁管内に水用電極が設けられ、絶縁管の開口部を挟んで電位の等しい水用電極と氷水用電極とが隣接している。そのため、回り込み電流が抑えられる。
【００４７】
請求項２１記載のＩＰＦ計は、請求項１８乃至２０のいずれかに記載のＩＰＦ計において、氷蓄熱槽内の氷水から氷を排除して水だけを複数の水用電極へ導くフィルタ部を更に備えた、というものである。
【００４８】
氷水中において氷は浮力により上部に集まるので、原則として氷蓄熱槽内の底面は水だけになる。しかし、ＩＰＦが１００％に近くなると、氷蓄熱槽内の底面近傍にまで氷水が達することになる。そのような場合に備えて、フィルタ部を設けてもよい。ただし、氷は浮力により上がろうとするので、フィルタ部は、必ずしも網状とする必要はなく、簡単な板状とするだけも効果が得られる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明に係るＩＰＦ計によれば、氷水用電極間と水用電極間とが直列に接続されることにより、電源は一つでよいので、従来技術に比べて、構成を簡素化できる。しかも、電源出力が変動しても、氷水用電極間と水用電極間との電圧差を検出する際に、その変動分が除去されるので、測定精度を向上できる。本発明は、各請求項毎に次の効果も奏する。
【００５０】
請求項２記載のＩＰＦ計によれば、一対の測定用電極が一対の通電用電極間に設けられた四電極法としたことにより、電極の汚れや電界分布の影響を排除して抵抗率を測定できるので、測定精度を向上できる。
【００５１】
請求項３記載のＩＰＦ計によれば、氷水通電用電極の一方と水通電用電極の一方とを省略した四電極法としたことにより、前述の四電極法に比べて、測定精度を維持したまま構成を簡素化できる。
【００５２】
請求項４記載のＩＰＦ計によれば、一つの測定用電極が一対の通電用電極間に設けられた三電極法としたことにより、四電極法に比べて、測定精度をある程度維持したまま、構成を簡素化できる。
【００５３】
請求項５記載のＩＰＦ計によれば、氷水通電用電極の一方と水通電用電極の一方とを省略した三電極法としたことにより、前述の三電極法に比べて、測定精度を維持したまま構成を簡素化できる。
【００５４】
請求項６〜８記載のＩＰＦ計によれば、電圧又は電流を一定にすることにより、温度特性の影響を受ける成分が電圧差に含まれなくなるので、温度特性の影響を受けない抵抗率測定を実現できる。しかも、ＩＰＦが０％であるときの水の抵抗値をＩＰＦ計に入力しておく必要がないので、温度補償に要する手間を省くことができる。これに加え、温度補償のための演算が不要であるので、単純なアナログ回路でも構成できる。
【００５５】
請求項９記載のＩＰＦ計によれば、主導水部へ導びかれた氷水の中から水だけをフィルタ部で濾して副導水部へ導くことにより、ＩＰＦを測定できる。
【００５６】
請求項１０記載のＩＰＦ計によれば、氷水が主導水管を通過する際に、一部の水が副導水管を迂回して通過するので、氷水の流れのある部分でも、その流れを妨げることなく、ＩＰＦを測定できる。
【００５７】
請求項１１記載のＩＰＦ計によれば、主導水管の外側を覆うように副導水管が同心筒状に設けられていることにより、主導水管と副導水管とを連結する配管等が不要となるので、全体として小型化できる。しかも、主導水管の外壁が副導水管の内壁となっていることにより、氷水と水のみとの温度差が抑えられるので、測定精度を向上できる。
【００５８】
請求項１２記載のＩＰＦ計によれば、副導水管が主導水管の内側に設けられていることにより、主導水管と副導水管とを連結する配管等が不要となるとともに出っ張り等も無いので、全体として小型化できる。また、主導水管内の氷水に副導水管が浸漬された状態になっていることにより、主導水管内と副導水管内との温度差が抑えられるので、温度差に起因する測定誤差が抑えられる。
【００５９】
請求項１３〜１６記載のＩＰＦ計によれば、測定に寄与しない回り込み電流が測定電極を通らない電極配置になっていることにより、測定精度を向上できる。
【００６０】
請求項１７記載のＩＰＦ計によれば、氷蓄熱槽内に設けられることにより氷蓄熱槽内のＩＰＦを測定できる。
【００６１】
請求項１８記載のＩＰＦ計によれば、水用電極が氷蓄熱槽内の底面又は低層部に設けられ、氷水用電極が氷蓄熱槽内の側面に設けられていることにより、フィルタ部を設けなくても氷蓄熱槽内のＩＰＦを測定できる。しかも、各電極が氷蓄熱槽内の底面又は側面に設けられていることにより、各電極の設置及び保守を容易化できるとともに、氷蓄熱槽内の氷水の流動を各電極が妨げることも防止できる。
【００６２】
請求項１９記載のＩＰＦ計によれば、一対の氷水通電用電極が氷蓄熱槽内の側面にそれぞれ対向して設けられ、一対の氷水測定用電極が電流の流れる方向に直交しないように氷蓄熱槽内の側面にそれぞれ対向して設けられていることにより、四電極法の場合でも、各電極の設置及び保守を容易化できるとともに、氷蓄熱槽内の氷水の流動を各電極が妨げることも防止できる。
【００６３】
請求項２０記載のＩＰＦ計によれば、一端が閉じて他端が開いた絶縁管内に水用電極を設け、絶縁管の開口部を挟んで電位の等しい水用電極と氷水用電極とを隣接させたので、回り込み電流を抑制できる。
【００６４】
請求項２１記載のＩＰＦ計によれば、氷蓄熱槽内の氷水から氷を排除して水だけを複数の水用電極へ導くフィルタ部を備えたことにより、ＩＰＦが１００％に近くなっても、正確にＩＰＦを測定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６５】
図１及び図２は、本発明に係るＩＰＦ計の第一実施形態を示す。図１は、ＩＰＦ計の全体を示す回路図であり、主導水管及び副導水管については一部のみを概略的に示している。図２は主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図２［１］は全体を示す縦断面図、図２［２］は図２［１］におけるII−II線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００６６】
本実施形態のＩＰＦ計１０は、被測定対象となる氷水Ｘが導入される主導水管１２Ｘと、主導水管１２Ｘに連通する副導水管１２Ｓと、主導水管１２Ｘ内の氷水Ｘから氷を排除して水Ｓだけを副導水管１２Ｓ内へ通過させるフィルタ部１３１，１３２と、主導水管１２Ｘ内に設けられ氷水Ｘに浸漬される氷水通電用の電極ｘ１，ｘ４及び氷水測定用の電極ｘ２，ｘ３と、副導水管１２Ｓ内に設けられ水Ｓに浸漬される水通電用の電極ｓ１，ｓ４及び水測定用の電極ｓ２，ｓ３と、電極ｘ１，ｘ４間と電極ｓ１，ｓ４間とを直列に接続して電流ｉを流す電流供給部１４と、電極ｘ２，ｘ３間の電圧Ｖｘと電極ｓ２，ｓ３間の電圧Ｖｓとの電圧差Ｖを検出する電圧差検出部１６と、電流供給部１４から流れる電流ｉを常に一定になるように制御する電流調整部１８とを備えている。
【００６７】
水Ｓは、例えば不凍液である。氷水Ｘは、シャーベット状又はスラリー状となっている。
【００６８】
主導水管１２Ｘは、氷水Ｘを通過させる管からなる。副導水管１２Ｓは、フィルタ部１３１を介して主導水管１２Ｘから分岐し、フィルタ部１３２を介して再び主導水管１２Ｘに結合する管からなる。主導水管１２Ｘ及び副導水管１２Ｓは、例えば少なくとも内面が合成樹脂等の絶縁体からなり、配管等に介挿される。
【００６９】
フィルタ部１３１，１３２は、網状としたが、氷水Ｘから氷を排除して水Ｓだけを通過させることができれば、スリット状、格子状等どのような形状でもよい。
【００７０】
電極ｓ１〜ｓ４及び電極ｘ１〜ｘ４は、電流ｉの流れる方向に沿って等間隔に配設されている。電極ｓ１〜ｓ４及び電極ｘ１〜ｘ４の形状は、環状としたが、例えば板状、棒状、網状、針状、突起状等どのようなものでもよい。なお、電極ｓ１〜ｓ４及び電極ｘ１〜ｘ４は、全て等間隔にする必要もないし、全て同形状にする必要もない。また、電極ｘ１〜ｘ４は、主導水管１２Ｘにおいて、フィルタ部１３１の流入側（図２において左側）に設けているが、フィルタ部１３２の流出側（図２において右側）に設けてもよい。
【００７１】
電流供給部１４は、交流電源１４１及びその配線（符号省略）からなる。交流電源１４１の代わりに、直流電源を用いてもよい。
【００７２】
電圧差検出部１６は、電極ｓ２，ｓ３間の電圧を増減する増幅器１６ｓと、電極ｘ２，ｘ３間の電圧を増減する増幅器１６ｘと、増幅器１６ｓの出力電圧Ｖｓと増幅器１６ｘの出力電圧Ｖｘとを入力してこれらの電圧差Ｖを出力する減算器１６１と、減算器１６１から出力された電圧差Ｖを測定する電圧計１６２と、を備えている。電圧計１６２は、電圧差Ｖをそのまま又はＩＰＦに換算して表示する表示手段を備えている。電圧差Ｖは、電圧差検出部１６から信号Ｖｐとして出力される。
【００７３】
電流調整部１８は、交流電源１４１の出力電圧を増減するＡＧＣ（Auto Gain Control）用の増幅器１８１と、電流検出用の抵抗器１８２と、電流ｉに対応する抵抗器１８２での電圧降下分を増幅する増幅器１８３と、増幅器１８３の出力電圧を整流する整流器１８４と、整流器１８４の出力電圧を平滑して増幅器１８１へフィードバックするツェナーダイオード１８５、コンデンサ１８６及び抵抗器１８７と、を備えている。
【００７４】
電極ｓ１は端子ｓ１１を介して電流制御部１８に接続され、電極ｓ２，ｓ３は端子ｓ１２，ｓ１３を介して電圧差検出部１６に接続され、電極ｓ４は端子ｓ１４，ｘ１１を介して電極ｘ１に接続され、電極ｘ２，ｘ３は端子ｘ１２，ｘ１３を介して電圧差検出部１６に接続され、電極ｘ４は端子ｘ１４を介して電流供給部１４に接続されている。
【００７５】
次に、ＩＰＦ計１０の作用について説明する。
【００７６】
主導水管１２Ｘ内に氷水Ｘを流すと、水Ｓのみがフィルタ部１３１で濾されて副導水管１２Ｓに流れる。ここで、電極ｓ１，ｓ４間及び電極ｘ１，ｘ４間に電流供給部１４から電流ｉを流す。電極ｓ１，ｓ４間と電極ｘ１，ｘ４間とは直列に接続されているので、電極ｓ１，ｓ４間に流れる電流と電極ｘ１，ｘ４間に流れる電流とは等しく電流ｉとなる。そして、電極ｓ２，ｓ３間の電圧Ｖｓと電極ｘ２，ｘ３間の電圧Ｖｘとの電圧差Ｖを、電圧差検出部１６で検出する。
【００７７】
ここで、電極ｓ２，ｓ３間の抵抗値をＲｓ、電極ｘ２，ｘ３間の抵抗値をＲｘ、導水管構造、電極構造、増幅率等に起因する係数をｋとすると、Ｖｓ＝ｋ・Ｒｓ・ｉ、Ｖｘ＝ｋ・Ｒｘ・ｉとなる。したがって、Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｓ＝（Ｒｘ−Ｒｓ）（ｋ・ｉ）であるから、電圧差Ｖは氷水Ｘと水Ｓとの抵抗差ΔＲ（＝Ｒｘ−Ｒｓ）に対応する。このように、氷水Ｘと水Ｓとの抵抗差ΔＲが瞬時に得られるので、氷が高抵抗体、水が低抵抗体とみなせることから、ＩＰＦの測定が簡便になる。このとき、温度変化に伴って抵抗値Ｒｘ，Ｒｓが変化しても、電流ｉが常に一定であり、かつ電圧差Ｖの温度変化分が除去されるので、抵抗差ΔＲは温度変化の影響を受けない。なお、電圧差Ｖ又は抵抗差ΔＲとＩＰＦとの関係は予め測定しておく。
【００７８】
また、測定用の電極ｓ２，ｓ３は通電用の電極ｓ１，ｓ４間に設けられ、測定用の電極ｘ２，ｘ３は通電用の電極ｘ１，ｘ４間に設けられている。測定用の電極ｓ２，…は、電圧測定専用であるため電流がほとんど流れないので、電極表面の汚れでの電圧降下が無視できる。また、通電用の電極ｓ１，…の内側に測定用の電極ｓ２，…が位置するので、測定用の電極ｓ２，…周辺の電界分布が均一になる。したがって、電極の汚れや電界分布の影響を受け難い測定が可能となる。
【００７９】
次に、ＩＰＦ計１０の使用方法及び温度補償について、更に具体的に説明する。
【００８０】
まず、主導水管１２Ｘ及び副導水管１２Ｓに、それぞれ四電極法の電極ｘ１〜ｘ４，ｓ１〜ｓ４を設けておく。主導水管１２Ｘに氷水Ｘを流すと、副導水管１２Ｓに水Ｓが流れる。電極ｓ１，ｓ４，ｘ１，ｘ４を直列に接続し、主導水管１２Ｘ及び副導水管１２Ｓに同一の電流ｉが流れるように配線する。また、常に電流ｉが一定になるように、電流調整部１８によって増幅器１８１のゲインを調整する。
【００８１】
ここで、電極ｓ２，ｓ３間の電圧をＶｓ、抵抗値をＲｓ、電極ｘ２，ｘ３間の電圧をＶｘ、抵抗値をＲｘとする。この条件下で下記の式が成り立つ。
Ｖｓ＝ｋ・Ｒｓ・ｉ            （１）
Ｖｘ＝ｋ’・Ｒｘ・ｉ          （２）
ただし、ｋ，ｋ’：導水管構造、電極構造、増幅器の利得などで決まる定数。
【００８２】
予め、主導水管１２Ｘ及び副導水管１２Ｓに同じ水Ｓを入れて、増幅器１６ｘの利得を調整することにより、Ｖｓ＝Ｖｘとしておく。すなわちｋ＝ｋ’としておく。この作業は、一度ｋ’を設定してしまえば、毎回行う必要はない。
【００８３】
次に、主導水管１２ｘに氷水Ｘを入れる。氷水Ｘに氷が含まれていると、氷水の抵抗値Ｒｘが変化し、この変化分が目的の情報であるから、電圧差Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｓを求める。
【００８４】
Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｓ＝ｋ・Ｒｘ・ｉ−ｋ・Ｒｓ・ｉ
＝（Ｒｘ−Ｒｓ）（ｋ・ｉ）                  （３）
∴  ΔＲ＝Ｒｘ−Ｒｓ＝Ｖ／（ｋ・ｉ）          （４）
このように、抵抗差ΔＲは電圧差Ｖに比例した値として計測される。
【００８５】
また、温度変化に伴い、抵抗値ＲｓがＲｓ’＝Ｒｓ＋ΔＲｓに変化し、抵抗値ＲｘがＲｘ’＝Ｒｘ＋ΔＲｘに変化したとする。このとき、電流ｉは、常に一定になるように制御されているので、温度変化の影響を受けない。また、ΔＲｓ＝ΔＲｘと近似できるので、電圧差Ｖは、式（３）から明らかなように、温度変化分が除去される。したがって、式（４）から明らかなように、抵抗差ΔＲには、温度変化に伴って変化する成分が含まれない。つまり、温度補償が自動的に行われる。
【００８６】
次に、ＩＰＦ計１０の回り込み電流について説明する。
【００８７】
主導水管１２Ｘの軸方向に沿って（図２において右から左へ）、電極ｘ１〜ｘ４が配設されている。副導水管１２Ｓの軸方向に沿って（図２において右から左へ）、電極ｓ１〜ｓ４が配設されている。また、電極ｓ４と電極ｘ１とが、フィルタ部１３１を挟んで隣接している。電流供給部１４は、電極ｓ４と電極ｘ１とを導通させた状態で、電極ｓ１と電極ｘ４との間に電流を流す。
【００８８】
電流ｉは、ｓ１→水Ｓ→ｓ２→水Ｓ→ｓ３→水Ｓ→ｓ４→導線→ｘ１→氷水Ｘ→ｘ２→氷水Ｘ→ｘ３→氷水Ｘ→ｘ４の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かではあるが、電極ｓ１→水Ｓ→氷水Ｘ→電極ｘ１又はこの逆に流れる回り込み電流もある。この回り込み電流を減らすには、回り込み電流の経路となる電極ｓ１と電極ｘ１との間の抵抗をできるだけ大きくすればよい。例えば、副導水管１２Ｓ内において電極ｓ１〜ｓ４を電極ｘ１〜ｘ４にできるだけ接近させれば、回り込み電流の経路が長くなるので、当該抵抗を大きくすることができる。
【００８９】
なお、本実施形態では四電極法を用いているが、精度を問題にしなければ四電極法に代えて二電極法又は三電極法としてもよい。また、電圧差検出部１６及び電流調整部１８は、前述の機能を有すればどのような構成にしてもよい。また、温度変化に伴い、抵抗値ＲｓがＲｓ’＝Ａ・Ｒｓに変化し、抵抗値ＲｘがＲｘ’＝Ｂ・ΔＲｘに変化し、かつＡ＝Ｂと近似できる場合は、Ｖ＝Ｖｘ／Ｖｓとすることにより、Ｖから温度変化分を除去することができる。
【００９０】
図３は、本発明に係るＩＰＦ計の第二実施形態を示す回路図である。以下、図２及び図３に基づき説明する。ただし、図３において、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。
【００９１】
本実施形態のＩＰＦ計２０Ａでは、図１における電流調整部１８に代えて、電極ｓ２，ｓ３間の電圧Ｖｓが常に一定になるように電流ｉを制御する電圧調整部２８を備えている。電圧調整部２８は、交流電源１４１の出力電圧を増減するＡＧＣ用の増幅器１８１と、電圧Ｖｓを整流する整流器１８４と、整流器１８４の出力電圧を平滑して増幅器１８１へフィードバックするツェナーダイオード１８５、コンデンサ１８６及び抵抗器１８７と、を備えている。
【００９２】
前述の式（１），（２）において、ｋ＝ｋ’とすると、次式
Ｖｘ＝（Ｒｘ／Ｒｓ）Ｖｓ          （５）
が得られる。ここで、温度変化によってＲｘ→Ｒｘ’＝ｐＲｘ、Ｒｓ→Ｒｓ’＝ｐＲｓになったとすると、式（５）は、
Ｖｘ＝（Ｒ’ｘ／Ｒｓ’）Ｖｓ
＝（ｐＲｘ／ｐＲｓ）Ｖｓ
＝（Ｒｘ／Ｒｓ）Ｖｓ          （６）
となる。ここでＶｓ＝一定であるから、式（６）から明らかなように、Ｖｘは温度変化の成分を含まずにＲｘだけに比例している。したがって、Ｖ＝Ｖｘ−Ｖｓも温度変化の成分を含まない。つまり、温度補償が自動的に行われる。このように、ＩＰＦ計２０Ａも、図１のＩＰＦ計１０と同様の作用及び効果を奏する。
【００９３】
図４及び図５は、本発明に係るＩＰＦ計の第三実施形態を示す。図４は、ＩＰＦ計の全体を示す回路図であり、主導水管及び副導水管については一部のみを概略的に示している。図５は主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図５［１］は全体を示す縦断面図、図５［２］は図５［１］におけるＶ−Ｖ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図２及び図３と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００９４】
本実施形態のＩＰＦ計２０Ｂでは、簡易型の四電極法を用いて測定するために、ただ一つの氷水通電用の電極ｘ４と、ただ一つの水通電用電極ｓ１とを備えている。一対の氷水測定用の電極ｘ２，ｘ３は、電極ｘ４に近い方において、電流ｉの流れる方向に沿って配設されている。一対の水測定用の電極ｓ２，ｓ３は、電極ｓ１に近い方において、電流の流れる方向に沿って配設されている。電流供給部１４は、電極ｓ１と電極ｘ４との間に電流ｉを流す。電極ｘ２と電極ｓ３との間は、測定に寄与しない部分であるので、無駄な電力消費を避けるためにできるだけ短いことが望ましい。
【００９５】
主導水管１２Ｘの軸方向に沿って（図５において右から左へ）、フィルタ部１３１とフィルタ部１３２との間に、電極ｘ２〜ｘ４が配設されている。副導水管１２Ｓの軸方向に沿って（図５において右から左へ）、電極ｓ１〜ｓ３が配設されている。また、電極ｘ２と電極ｓ３とが、フィルタ部１３１を挟んで隣接している。電流供給部１４は、電極ｘ２と電極ｓ３とを氷水Ｘ及び水Ｓを介して接続した状態で、電極ｓ１と電極ｘ４との間に電流を流す。
【００９６】
電流ｉは、ｓ１→水Ｓ→ｓ２→水Ｓ→ｓ３→水Ｓ→氷水Ｘ→ｘ２→氷水Ｘ→ｘ３→氷水Ｘ→ｘ４の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かではあるが、電極ｓ１→水Ｓ→氷水Ｘ→電極ｘ２又はこの逆に流れる回り込み電流もある。この回り込み電流を減らすには、回り込み電流の経路となる電極ｓ１と電極ｘ２との間の抵抗をできるだけ大きくすればよい。
【００９７】
本実施形態では、ＩＰＦ計２０Ａ（図３）の構成に対して、氷水通電用の電極ｘ１（図３）と水通電用の電極ｓ４（図３）とを省略して簡素化している。ＩＰＦ計２０Ｂも、図１のＩＰＦ計１０と同様の作用及び効果を奏する。
【００９８】
図６は、本発明に係るＩＰＦ計の第四実施形態を示す。図６は主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図６［１］は全体を示す縦断面図、図６［２］は図６［１］におけるVI−VI線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図２と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００９９】
本実施形態では、記副導水管１２Ｓ’は、主導水管１２Ｘ’よりも径大であり、かつ主導水管１２Ｘ’の外側に同心筒状に設けられている。これに伴い、フィルタ部１３１’，１３２’も、主導水管１２Ｘ’の外周に環状に設けられている。電極ｓ１〜ｓ４，ｘ１〜ｘ４の形状は、環状としたが、例えば円弧状としてもよい。その他の構成は、図１における主導水管１２Ｘ及び副導水管１２Ｓが主導水管１２Ｘ’及び副導水管１２Ｓ’に置き換わっている点を除き、図１の構成と同じである。
【０１００】
主導水管１２Ｘ’の外側を覆うように副導水管１２Ｓ’が同心筒状に設けられていることにより、主導水管１２Ｘ’と副導水管１２Ｓ’とを連結する配管等が不要となる。したがって、全体として小型になる。また、主導水管１２Ｘ’の外壁が副導水管１２Ｓ’の内壁となっていることにより、主導水管１２Ｘ’と副導水管１２Ｓ’との間の熱抵抗が小さい。そのため、これらの温度差が抑えられるので、氷水Ｘと水Ｓとの温度差に起因する測定誤差が抑えられる。
【０１０１】
図７は、本発明に係るＩＰＦ計の第五実施形態を示す。図７は主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図７［１］は全体を示す縦断面図、図７［２］は図７［１］におけるVII−VII線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図２と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
【０１０２】
本実施形態では、副導水管１２Ｓ''が主導水管１２Ｘ''の内側に設けられている。これに伴い、フィルタ部１３１''，１３２''も、主導水管１２Ｘ''の内周に弓形状に設けられている。電極ｓ１〜ｓ４の形状は、円弧状となっている。その他の構成は、図１における主導水管１２Ｘ及び副導水管１２Ｓが主導水管１２Ｘ''及び副導水管１２Ｓ''に置き換わっている点を除き、図１の構成と同じである。
【０１０３】
本実施形態でも、主導水管１２Ｘ''と副導水管１２Ｓ''とを連結する配管等が不要となる。しかも、出っ張り等も無いので、全体として小型になる。また、副導水管１２Ｘ''が主導水管１２Ｘ''内の氷水Ｘに浸漬された状態になっていることにより、主導水管１２Ｘ''と副導水管１２Ｘ''との間の熱抵抗が小さい。そのため、これらの温度差が抑えられるので、氷水Ｘと水Ｓとの温度差に起因する測定誤差が抑えられる。
【０１０４】
図８は、本発明に係るＩＰＦ計の第六実施形態を示す。図８は主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図８［１］は全体を示す縦断面図、図８［２］は図８［１］におけるVIII−VIII線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図２と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
【０１０５】
本実施形態では、主導水管１２Ｘの軸方向に沿って（図８において右から左へ）、フィルタ部１３１とフィルタ部１３２との間に、電極ｘ１〜ｘ４が配設されている。副導水管１２Ｓの軸方向に沿って（図８において左から右へ）、電極ｓ１〜ｓ４が配設されている。また、電極ｓ４と電極ｘ１とが、フィルタ部１３２を挟んで隣接している。電流供給部１４（図１）は、電極ｓ４と電極ｘ１とを導通させた状態で、電極ｓ１と電極ｘ４との間に電流を流す。その他の構成は、図１の構成と同じである。
【０１０６】
電流ｉは、ｓ１→水Ｓ→ｓ２→水Ｓ→ｓ３→水Ｓ→ｓ４→導線→ｘ１→氷水Ｘ→ｘ２→氷水Ｘ→ｘ３→氷水Ｘ→ｘ４の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かではあるが、電極ｓ１→水Ｓ→氷水Ｘ→電極ｘ４又はこの逆に流れる回り込み電流もある。しかし、本実施形態の電極配置では、回り込み電流は測定用の電極ｓ２，ｓ３，ｘ２，ｘ３を通らないので誤差要因とならない。ただし、回り込み電流は、無駄な電力消費になるので、なるべく少ないことが望ましい。回り込み電流を減らすには、回り込み電流の経路となる電極ｓ１と電極ｘ４との間の抵抗をできるだけ大きくすればよい。例えば、電極ｓ１〜ｓ４と電極ｘ１〜ｘ４とをフィルタ部１３２を挟んでできるだけ接近させれば、回り込み電流の経路が長くなるので、当該抵抗を大きくすることができる。
【０１０７】
なお、図８では図示しやすいように副導水管１２Ｓを大きく描いたが、実際はできるだけ細く短く容積を小さくすることが望ましい。その理由は、副導水管１２Ｓの容積が大き過ぎると、フィルタ部１３１とフィルタ部１３２との間における主導水管１２Ｘ内の氷水ＸのＩＰＦが大きくなってしまい、これにより測定誤差が発生し得るからである。
【０１０８】
図９は、本発明に係るＩＰＦ計の第七実施形態を示す。図９は主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図９［１］は全体を示す縦断面図、図９［２］は図９［１］におけるIX−IX線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図５と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
【０１０９】
本実施形態では、主導水管１２Ｘの軸方向に沿って（図９において右から左へ）、フィルタ部１３１とフィルタ部１３２との間に、電極ｘ２〜ｘ４が配設されている。副導水管１２Ｓの軸方向に沿って（図９において左から右へ）、電極ｓ１〜ｓ３が配設されている。また、電極ｘ２と電極ｓ３とが、フィルタ部１３２を挟んで隣接している。電流供給部１４（図４）は、電極ｘ２と電極ｓ３とを氷水Ｘ及び水Ｓを介して接続した状態で、電極ｓ１と電極ｘ４との間に電流を流す。その他の構成は、図４の構成と同じである。
【０１１０】
電流ｉは、ｓ１→水Ｓ→ｓ２→水Ｓ→ｓ３→水Ｓ→氷水Ｘ→ｘ２→氷水Ｘ→ｘ３→氷水Ｘ→ｘ４の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かではあるが、電極ｓ１→水Ｓ→氷水Ｘ→電極ｘ４又はこの逆に流れる回り込み電流もある。しかし、本実施形態の電極配置では、回り込み電流は測定用の電極ｓ２，ｓ３，ｘ２，ｘ３を通らないので誤差要因とならない。
【０１１１】
なお、図９では図示しやすいように副導水管１２Ｓを大きく描いたが、実際はできるだけ細く短く容積を小さくすることが望ましい。
【０１１２】
図１０は、本発明に係るＩＰＦ計の第八実施形態を示す。図１０は主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図１０［１］は全体を示す縦断面図、図１０［２］は図１０［１］におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図６と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
【０１１３】
本実施形態では、主導水管１２Ｘ’の軸方向に沿って（図１０において右から左へ）、フィルタ部１３１’とフィルタ部１３２’との間に、電極ｘ１〜ｘ４が配設されている。副導水管１２Ｓの軸方向に沿って（図１０において左から右へ）、電極ｓ１〜ｓ４が配設されている。また、電極ｓ４と電極ｘ１とが、フィルタ部１３２’を挟んで隣接している。電流供給部１４（図３）は、電極ｓ４と電極ｘ１とを導通させた状態で、電極ｓ１と電極ｘ４との間に電流を流す。その他の構成は、図３における主導水管１２Ｘ及び副導水管１２Ｓが主導水管１２Ｘ’及び副導水管１２Ｓ’に置き換わっている点を除き、図３の構成と同じである。
【０１１４】
電流ｉは、ｓ１→水Ｓ→ｓ２→水Ｓ→ｓ３→水Ｓ→ｓ４→導線→ｘ１→氷水Ｘ→ｘ２→氷水Ｘ→ｘ３→氷水Ｘ→ｘ４の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かではあるが、電極ｓ１→水Ｓ→氷水Ｘ→電極ｘ４又はこの逆に流れる回り込み電流もある。しかし、本実施形態の電極配置では、回り込み電流は測定用の電極ｓ２，ｓ３，ｘ２，ｘ３を通らないので誤差要因とならない。
【０１１５】
なお、図１０では図示しやすいように副導水管１２Ｓ’を大きく描いたが、実際はできるだけ細く短く容積を小さくすることが望ましい。
【０１１６】
図１１及び図１２は、本発明に係るＩＰＦ計の第九実施形態を示す。図１１は、ＩＰＦ計の全体を示す回路図であり、主導水管及び副導水管については一部のみを概略的に示している。図１２は主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図１２［１］は全体を示す縦断面図、図１２［２］は図１２［１］におけるXII−XII線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図３及び図６と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
【０１１７】
本実施形態のＩＰＦ計３０Ａでは、三電極法を用いて測定するために、氷水通電用の電極ｘ２１，ｘ２３と、電極ｘ２１，ｘ２３間に設けられた氷水測定用の電極ｘ２２と、水通電用の電極ｓ２１，ｓ２３と、電極ｓ２１，ｓ２３間に設けられた水測定用の電極ｓ２２とを備えている。また、電流供給部１４は、電極ｘ２１，ｘ２３間と電極ｓ２１，ｓ２３間とを接地点３１を挟んで直列に接続して電流ｉを流す。電圧差検出部３６は、接地点３１に対する電極ｘ２２の電圧Ｖｘと接地点３１に対する電極ｓ２２の電圧−Ｖｓとの電圧差Ｖを検出する。電圧調整部２８は、接地点３１に対する電極ｘ２２の電圧Ｖｘが常に一定になるように電流ｉを制御する。
【０１１８】
電圧差検出部３６は、接地点３１に対する電極ｘ２２の電圧を増減する増幅器３６ｘと、接地点３１に対する電極ｓ２２の電圧を増減する増幅器３６ｓと、増幅器３６ｘの出力電圧Ｖｘと増幅器３６ｓの出力電圧−Ｖｓとを入力してこれらの絶対値の電圧差Ｖを出力する加算器３６１と、加算器３６１から出力された電圧差Ｖを測定する電圧計１６２と、を備えている。増幅器３６ｘ，３６ｓは、一般の増幅器と同様に接地点（図示せず）を有しているので、入力端子が一本でも各電圧を測定できる。
【０１１９】
主導水管１２Ｘ’の軸方向に沿って（図１２において右から左へ）、電極ｘ２１〜ｘ２３が配設されている。副導水管１２Ｓ’の軸方向に沿って（図１２において右から左へ）、電極ｓ２１〜ｓ２３が配設されている。また、電極ｓ２１と電極ｘ２３とが、フィルタ部１３２’を挟んで隣接している。電流供給部１４は、電極ｘ２３と電極ｓ２１とを導通させた状態で、電極ｘ２１と電極ｓ２３との間に電流を流す。
【０１２０】
第一乃至第四実施形態が四電極法を用いているのに対して、本実施形態では三電極法を用いている。したがって、ＩＰＦ計３０Ａは、電極数が少ないので、構成が簡単になるものの、測定精度がやや落ちる。その理由は、接地点３１に対する電極ｘ２２の電圧に電極ｘ２３における電圧降下分が含まれ、接地点３１に対する電極ｓ２２の電圧に電極ｓ２１における電圧降下分が含まれてしまうからである。このように、ＩＰＦ計３０も、図１のＩＰＦ計１０と、ほぼ同様の作用及び効果を奏する。
【０１２１】
なお、電圧調整部２８に代えて、電流ｉを常に一定になるように制御する電流調整部を用いてもよい。電極ｘ２１〜ｘ２３は、フィルタ部１３１’とフィルタ部１３２’との間に設けることにより、回り込み電流の影響が出ないようにしてもよい。
【０１２２】
図１３及び図１４は、本発明に係るＩＰＦ計の第十実施形態を示す。図１３は、ＩＰＦ計の全体を示す回路図であり、主導水管及び副導水管については一部のみを概略的に示している。図１４は主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図１４［１］は全体を示す縦断面図、図１４［２］は図１４［１］におけるXIV−XIV線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図１１及び図１２と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
【０１２３】
本実施形態のＩＰＦ計３０Ｂでは、簡易型の三電極法を用いて測定するために、氷水通電用の電極ｘ２１と、電極ｘ２１と接地点３１との間に設けられた氷水測定用の電極ｘ２２と、水通電用の電極ｓ２３と、電極ｓ２３と接地点３１との間に設けられた水測定用の電極ｓ２２とを備えている。また、電流供給部１４は、電極ｘ２１と接地点３１との間と、電極ｓ２３と接地点３１との間とを、直列に接続して電流ｉを流す。電圧差検出部３６は、接地点３１に対する電極ｘ２２の電圧Ｖｘと接地点３１に対する電極ｓ２２の電圧−Ｖｓとの電圧差Ｖを検出する。電圧調整部２８は、接地点３１に対する電極ｘ２２の電圧Ｖｘが常に一定になるように電流ｉを制御する。フィルタ部１３２’が接地点３１になっている。
【０１２４】
主導水管１２Ｘ’の軸方向に沿って（図１４において右から左へ）、電極ｘ２１，ｘ２２が配設されている。副導水管１２Ｓ’の軸方向に沿って（図１４において右から左へ）、電極ｓ２２，ｓ２３が配設されている。また、電極ｓ２２と電極ｘ２２とが、フィルタ部１３２’を挟んで隣接している。電流供給部１４は、フィルタ部１３２’を接地点３１に導通させた状態で、電極ｘ２１と電極ｓ２３との間に電流を流す。
【０１２５】
本実施形態も、第五実施形態と同様に三電極法を用いている。ただし、第五実施形態の構成に対して、氷水通電用の電極ｘ２３（図１２）と水通電用の電極ｓ２１（図１２）とを省略して簡素化している。ＩＰＦ計３０Ｂも、図１１のＩＰＦ計３０Ａと、同様の作用及び効果を奏する。
【０１２６】
なお、電圧調整部２８に代えて、電流ｉを常に一定になるように制御する電流調整部を用いてもよい。電極ｘ２１，ｘ２２は、フィルタ部１３１’とフィルタ部１３２’との間に設けることにより、回り込み電流の影響が出ないようにしてもよい。
【０１２７】
図１５は、本発明に係るＩＰＦ計の第十一実施形態を示す。図１５［１］は氷蓄熱槽の平面図、図１５［２］は図１５［１］におけるXV−XV線縦断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図１と同一部分は同一符号を付すことにより説明を省略する。
【０１２８】
本実施形態のＩＰＦ計４０は、氷水Ｘが貯えられる氷蓄熱槽４２内に設置される。水用の電極ｓ１〜ｓ４は氷蓄熱槽４２内の底面４４に設けられ、氷水用の電極ｘ１〜ｘ４は氷蓄熱槽４２内の側面４６に設けられている。氷水通電用の電極ｘ１，ｘ４は、氷蓄熱槽４２内の側面４６にそれぞれ対向して設けられている。氷水測定用の電極ｘ２，ｘ３は、電極ｘ１，ｘ４間において電流ｉの流れる方向に直交しないように、氷蓄熱槽４２内の側面４６にそれぞれ対向して設けられている。また、氷蓄熱槽４２内の氷水Ｘから氷を排除して水Ｓだけを数の電極ｓ１〜ｓ４へ導くフィルタ部を兼ねる絶縁管４８が設けられている。
【０１２９】
氷蓄熱槽４２は、少なくとも底面４４及び側面４６が絶縁体からなる。電極ｘ１〜ｘ４は、例えば棒状であり、氷蓄熱槽４２の上端から底に達する長さである。その他の構成は、図１における主導水管１２Ｘ及び副導水管１２Ｓが氷蓄熱槽４２に置き換わっている点を除き、図１の構成と同じである。
【０１３０】
氷水Ｘ中において氷は浮力により上部に集まるので、氷蓄熱槽４２内の底面４４は水Ｓだけになる。氷蓄熱槽４２内の底面４４に水用の電極ｓ１〜ｓ４を設けることにより、原則としてフィルタ部を設けなくても水Ｓのみの抵抗率を測定できる。また、水用の電極ｓ１〜ｓ４は氷蓄熱槽４２内の底面４４に設けられ、氷水用の電極ｘ１〜ｘ４は氷蓄熱槽４２内の側面４６に設けられているので、例えば氷蓄熱槽４２内の中央に各電極を設ける場合に比べて、設置及び保守が容易であるとともに氷蓄熱槽４２内の氷水Ｘの流動を妨げない。
【０１３１】
また、本実施形態のＩＰＦ計４０は、四電極法を用いている。一般の四電極法をそのまま踏襲した場合は、大きな電圧差を得るために、氷水通電用の電極ｘ１，ｘ４同士を結ぶ直線上に、氷水測定用の電極ｘ２，ｘ３を配設する。しかし、電極ｘ２，ｘ３を氷蓄熱槽４２内の側面４６から離して設けたのでは、前述の効果が得られない。そこで、電極ｘ２，ｘ３は、電極ｘ１，ｘ４間において電流ｉの流れる方向に直交しないように、氷蓄熱槽４２内の側面４６にそれぞれ対向して設けている。電流ｉの流れる方向に非直交とする理由は、電極ｘ２，ｘ３間で電圧差を得るためである。
【０１３２】
ＩＰＦが１００％に近くなると、氷蓄熱槽４２内の底面４４近傍にまで氷水Ｘが達することになる。そのような場合に備えて、フィルタ部としての絶縁管４８を設けている。板状の絶縁管４８とした理由は、氷は浮力により上がろうとするので、必ずしも網状とする必要がないからである。
【０１３３】
絶縁管４８は、一端に開口部４８ａを有し、他端に閉口部４８ｂを有し、絶縁体からなる。絶縁管４８内の閉口部４８ｂから開口部４８ａに向かって、電極ｓ１〜ｓ４が配設されている。電極ｓ４と電極ｘ１とが、開口部４８ａを挟んで隣接している。電流供給部１４（図１）は、電極Ｓ４と電極ｘ１とを導通させた状態で、電極ｘ４と電極ｓ１との間に電流ｉを流す。
【０１３４】
電流ｉは、ｓ１→水Ｓ→ｓ２→水Ｓ→ｓ３→水Ｓ→ｓ４→水Ｓ→ｘ１→氷水Ｘ→ｘ２→氷水Ｘ→ｘ３→氷水Ｘ→ｘ４の順、又はこの逆の順に流れる。一方、この経路以外にも僅かな回り込み電流もある。しかし、本実施形態では、一端が閉じて他端が開いた絶縁管４８内に電極ｓ１〜ｓ４が設けられ、開口部４８ａを挟んで電位の等しい電極ｓ４と電極ｘ１とが隣接している。そのため、回り込み電流が抑えられる。
【０１３５】
なお、開口部４８ａに例えば網を張って、これをフィルタ部としてもよい。また、本実施形態のＩＰＦ計４０は、四電極法を用いているが、前述した他の四電極法や三電極法を用いてもよい。
【０１３６】
なお、以上説明した各実施形態は、言うまでもなく例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。例えば、各実施形態の構成要素の一部を削除したり組み合わせたり周知の構成要素を追加したりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明に係るＩＰＦ計の第一実施形態を示す回路図である。
【図２】図１のＩＰＦ計における主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図２［１］は全体を示す縦断面図、図２［２］は図２［１］におけるII−II線縦断面図である。
【図３】本発明に係るＩＰＦ計の第二実施形態を示す回路図である。
【図４】本発明に係るＩＰＦ計の第三実施形態を示す回路図である。
【図５】図４のＩＰＦ計における主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図５［１］は全体を示す縦断面図、図５［２］は図５［１］におけるＶ−Ｖ線縦断面図である。
【図６】本発明に係るＩＰＦ計の第四実施形態を示し、図６［１］は主導水管及び副導水管を示す縦断面図、図６［２］は図６［１］におけるVI−VI線縦断面図である。
【図７】本発明に係るＩＰＦ計の第五実施形態を示し、図７［１］は主導水管及び副導水管を示す縦断面図、図７［２］は図７［１］におけるVII−VII線縦断面図である。
【図８】本発明に係るＩＰＦ計の第六実施形態を示し、図８［１］は主導水管及び副導水管を示す縦断面図、図８［２］は図８［１］におけるVIII−VIII線縦断面図である。
【図９】本発明に係るＩＰＦ計の第七実施形態を示し、図９［１］は主導水管及び副導水管を示す縦断面図、図９［２］は図９［１］におけるIX−IX線縦断面図である。
【図１０】本発明に係るＩＰＦ計の第八実施形態を示し、図１０［１］は主導水管及び副導水管を示す縦断面図、図１０［２］は図１０［１］におけるＸ−Ｘ線縦断面図である。
【図１１】本発明に係るＩＰＦ計の第九実施形態を示す回路図である。
【図１２】図１１のＩＰＦ計における主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図１２［１］は全体を示す縦断面図、図１２［２］は図１２［１］におけるXII−XII線縦断面図である。
【図１３】本発明に係るＩＰＦ計の第十実施形態を示す回路図である。
【図１４】図１３のＩＰＦ計における主導水管及び副導水管を示す断面図であり、図１４［１］は全体を示す縦断面図、図１４［２］は図１４［１］におけるXIV−XIV線縦断面図である。
【図１５】本発明に係るＩＰＦ計の第十一実施形態を示し、図１５［１］は氷蓄熱槽の平面図、図１５［２］は図１５［１］におけるXV−XV線縦断面図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１０，２０Ａ，２０Ｂ，３０Ａ，３０Ｂ，４０  ＩＰＦ計
１２  導水管
１２ｓ，１２ｓ’，１２ｓ''  副導水管（副導水部）
１２ｘ，１２ｘ’，１２ｘ''  主導水管（主導水部）
１３１，１３１’，１３１''  フィルタ部（第一のフィルタ部）
１３２，１３２’，１３２''  フィルタ部（第二のフィルタ部）
１４  電流供給部
１６，３６  電圧差検出部
１８  電流調整部
２８  電圧調整部
３１  接地点
４２，５４  氷蓄熱槽
４４  氷蓄熱槽の底面
４６  氷蓄熱槽の側面
４８  絶縁管（兼フィルタ部）
４８ａ  絶縁管の開口部
４８ｂ  絶縁管の閉口部
ｉ  電流
Ｓ  水
ｓ１，ｓ４，ｓ２１，ｓ２３    電極（水通電用電極）
ｓ２，ｓ３，ｓ２２  電極（水測定用電極）
Ｘ  氷水
ｘ１，ｘ４，ｘ２１，ｘ２３  電極（氷水通電用電極）
ｘ２，ｘ３，ｘ２２  電極（氷水測定用電極）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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